JP3727317B2 - リソグラフィに使用するためのマスク、マスクを作成する方法、リソグラフィ装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、
放射の投影ビームを供給するための放射システムと、
所望のパターンに従って投影ビームをパターン形成するように使用されるマスクを支持するための支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
パターン形成されたビームを基板の目標部分に投影するための投影システムとを備えるリソグラフィ投影装置で使用するマスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
マスクとは、ここで使用されるような「パターン形成手段」の例であり、この用語は、基板の目標部分に作成すべきパターンに対応するパターン形成された断面を、入射放射ビームに与えるために使用することができる手段のことを言うものとして、広く解釈すべきである。また、用語「光弁」は、この背景で使用することができる。一般に、前記のパターンは、集積回路または他のデバイスのような目標部分に作られるデバイス内の特定の機能層に対応する（下を参照されたい）。マスクの概念は、リソグラフィではよく知られており、様々な混成マスクの種類はもちろんのこと、２進位相シフト、交番位相シフト、および減衰位相シフトのようなマスクの種類が含まれる。そのようなマスクを放射ビーム内に配置することで、マスクのパターンに応じて、マスクに当る放射の選択的な透過（透過マスクの場合）または反射（反射マスクの場合）が起こる。マスクの場合、支持構造は一般にマスク・テーブルであり、このマスク・テーブルによって、マスクは、確実に入射放射ビーム内の所望の位置に保持することができるようになり、さらに、望むならば、マスクをビームに対して移動させることができるようになる。
【０００３】
リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。そのような場合、パターン形成手段は、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することができる。このパターンの像が、放射敏感材料（レジスト）の層で覆われた基板（シリコン・ウェーハ）上の目標部分（例えば、１つまたは複数のダイで構成される）に形成される。一般に、単一のウェーハは全体として網の目のような隣接する目標部分を含み、この隣接する目標部分が、投影システムにより、一度に１つずつ、連続的に放射を照射される。マスク・テーブルのマスクによるパターン形成を使用する現在の装置は、２つの異なる種類の機械に区別することができる。一方の種類のリソグラフィ投影装置では、全マスク・パターンを一括して目標部分に露光させることで、各目標部分が放射を照射される。そのような装置は、通常、ウェーハ・ステッパと呼ばれる。走査ステップ式装置と通常呼ばれる他方の装置では、投影ビームの当るマスク・パターンを特定の基準方向（「走査」方向）に漸進的に走査し、同時に、同期して、この方向に対して平行または逆平行に基板テーブルを走査することで、各目標部分が放射を照射される。一般に、投影システムは、拡大率Ｍ（一般に、Ｍ＜１）を持つので、基板テーブルが走査される速度Ｖは、マスク・テーブルが走査される速度の因数Ｍ倍となる。ここで説明したようなリソグラフィ装置に関して、例えば、米国特許第６，０４６，７９２号から、もっと多くの情報を収集することができる。この特許は、参照して本明細書に組み込む。
【０００４】
リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスでは、放射敏感材料（レジスト）の層で少なくとも部分的に覆われた基板に、パターン（例えば、マスク内の）の像が作られる。この像形成ステップの前に、基板は、下塗り、レジスト被覆、およびソフト・ベークのような様々な手順を経る可能性がある。露光後に、基板は、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク、および形成された像のフィーチャの測定／検査のような他の手順に供される可能性がある。この手順の配列は、デバイス例えばＩＣの個々の層をパターン形成する基礎として使用される。次に、そのようなパターン形成層は、エッチング、イオン打込み（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研磨などのような、全て個々の層を仕上げるために意図された、様々なプロセスを経る可能性がある。いくつかの層が必要な場合には、この全手順またはその変形を、新しい層ごとに繰り返さなければならない。最終的に、デバイスの配列が基板（ウェーハ）上に存在するようになる。次に、ダイシングまたは鋸引きのような方法で、これらのデバイスを互いに分離し、それから、個々のデバイスは、ピンなどに接続されたキャリアに取り付けることができる。そのようなプロセスに関するより多くの情報は、例えば、「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ： Ａ ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（マイクロチップの製造：半導体処理への実用的入門書）」，Ｔｈｉｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ，ｂｙ Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ，ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．，１９９７，ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４の本から得ることができる。この本を参照して本明細書に組み込む。
【０００５】
簡単にするために、投影システムを以下で「レンズ」と呼ぶことがある。しかし、この用語は、例えば、屈折光学システム、反射光学システム、およびカタディオプトリック・システムなどの様々な種類の投影システムを包含するものとして広く解釈すべきである。また、放射システムは、これらの設計方式のいずれかに従って動作して放射の投影ビームを方向付け、整形し、または制御する部品を含むことができる。さらに、そのような部品もまた、下で一括してまたは単独で、「レンズ」と呼ぶことがある。さらに、リソグラフィ装置は、２以上の基板テーブル（および／または２以上のマスク・テーブル）を有する種類のものであることがある。そのような「マルチ・ステージ」の装置では、追加のテーブルは、並列に使用されることがあり、または、他の１つまたは複数の他のテーブルを露光に使用しながら、１つまたは複数のテーブルで準備ステップが行われることがある。デュアル・ステージ・リソグラフィ装置は、例えば、米国特許５，９６９，４１１号および国際公開ＷＯ９８／４０７９１に記載されている。この本を参照して本明細書に組み込む。
【０００６】
像を形成することができるフィーチャのサイズを縮小するために、極紫外（ＥＵＶ）放射、例えば９から１６ｎｍの範囲の波長を有する放射を露光放射として使用するリソグラフィ装置が開発されつつある。この波長では、光操作のための既存の技法は、例えば十分にスケールダウンすることができない構造を必要とするために、もはや適用することができないことがしばしばである。そのような波長での屈折型光学要素を作成するのに適した材料は知られていないので、ＥＵＶリソグラフィ装置では、反射型光学システム、さらには反射マスクが使用される。高反射率を有する、ＥＵＶ用のほぼ垂直な入射ミラーを作成するためには、使用する特定の波長に同調された、対照的な屈折率および層の厚さを有する材料の互い違いの層を含む多層スタックを基板上で使用することが必要である。マスクを作成し、またはミラーの一部を覆い隠すために、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、または窒化タンタル（ＴａＮ）などの化合物などの吸収材料の層が選択的に多層スタックの頂部に設けられる。マスクの場合、吸収層は、一般にマスク全体を覆うように堆積し、次いでフォトリソグラフィ処理され、エッチングされてマスク・パターンが形成される。ｅビーム・ライタを使用することもできる。そのようなマスクの明領域は通常、入射放射の約６５％を反射し、一方暗領域の反射は０．５％未満であり、高いコントラストが得られる。しかし、暗領域の複数の露光が重なった場合、基板が受ける累積ドーズは、望ましくないコントラストの損失を引き起こすのに十分となる可能性がある。このことは、較正のためにいわゆるフォーカス・エネルギー・マトリックス（ＦＥＭ）を露光する際に、または多数の密に詰め込まれた小さいダイを、レチクル・マスキング・ブレードを用いずに露光する際に生じる可能性がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、第１にマスクの暗部で反射され、第２にリソグラフィ装置中の他の吸収層によって反射される放射によって引き起こされるコントラストの損失による問題を回避または軽減することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の目的およびその他の目的は、最小の焼付けフィーチャ・サイズを有するマスク・パターンを画定する、相対的に高反射率の領域と、相対的に低反射率の領域とを有する、冒頭の節で指定されるリソグラフィ装置で使用するための反射マスクであって、
前記低反射率の領域が、前記最小の焼付けフィーチャ・サイズよりも小さいスケールのテクスチャを有する層を備え、それによって前記低反射率の領域からの鏡面反射が減少し、前記テクスチャが位相格子を有することを特徴とするマスクの形で、本発明に従って達成される。
【０００９】
低反射率の領域（暗領域）上にテクスチャを設けることにより、暗領域が平滑である場合に比べて、暗領域からの鏡面反射が減少する。過去においては、（投影ビームの波長で）光学的に平滑な上面を設け、後続のエッチングの間、暗領域がレジストによって保護され、マスク・パターンが形成される方法によってマスクの吸収層を堆積してきた。したがって、暗領域は平滑なままである。したがって、吸収されない入射放射の大部分は鏡面反射に導かれ、投影システムに入り、基板に向けて送られる。本発明に従って加えられるテクスチャは、マスク・パターン中の最小のフィーチャ・サイズよりも小さいスケールを有し、光学的平滑度が損なわれ、それによって暗領域からの鏡面反射が減少する。テクスチャは、可視光の波長と比べて十分小さいスケールにすることができ、肉眼で暗領域が依然として平滑に見えることになることに留意されたい。
【００１０】
焼付けフィーチャ、すなわちマスクがリソグラフィ・プロセスで使用されるときに焼き付けられるフィーチャや、焼付けパターンに直接現れないが、焼付けフィーチャの形状および／または位置に影響を及ぼす、サブレゾリューション・フィーチャとも呼ばれる非焼付けフィーチャをマスクが有することができることは知られている。このようなフィーチャには、光近接補正要素、セリフ、散乱バーなどが含まれる。本発明のテクスチャは、焼付けフィーチャよりも小さいスケールを有さなければならないが、必ずしも非焼付けフィーチャよりも小さい必要はない。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態では、テクスチャは位相格子を有する。格子は、ほぼπラジアンの相対的位相ずれを引き起こすランドおよび凹部を有することが好ましい。この相対的位相ずれは、ランドと凹部の高さの差を露光放射の波長のほぼ４分の１に等しくすることによって達成することができる。
【００１２】
鏡面反射を最大限抑制するために、ランドと凹部がそれぞれ、相対的に低反射率の領域の全領域の５０％近くを占有することが好ましい。
【００１３】
このような位相格子のピッチは、１次（および高次）の回折ビームが投影システムのひとみの外側に位置するように選ぶことが好ましい。このようにして、投影システムに入る望ましくない光をほぼ０に減少させることができる。したがって、基板レベルでの位相格子のピッチｐは、以下の不等式
【数２】

を満たすべきである。上式で、λは露光放射の波長であり、ＮＡ、Ｍ、およびσは、それぞれ投影システムの開口数、倍率、およびひとみ充填比である。マスクを作成するとき、使用すべきひとみ充填比が既知でない場合、１と仮定して、１次が投影システムのひとみの外側に確実に位置するようにすることができる。
【００１４】
格子の厳密な形はマスク・パターンに依存する可能性がある。格子は、１次元格子の行をマスク・パターンの線形フィーチャと整列すべき場合に生じる可能性のある望ましくない効果を回避するために、２次元であることが好ましい。しかし、線形フィーチャを有さないマスク・パターン、あるいはただ１つの方向、または限定された数もしくは範囲の方向に延びる線形フィーチャを有するマスク・パターンの場合、マスク・パターンの行と交差する１次元格子構造を利用することができる。
【００１５】
本発明の代替実施形態では、暗領域は、反射された放射を大きい立体角に拡散するディフューザとして働くように処理される。暗領域は、なお一部の放射を投影システム内に反射するが、放射が拡散される立体角が大きいと、投影システムに入る割合が小さくなる。ディフューザとしての働きをさせるために、吸収層に、ランダムまたは擬似ランダムなパターンを加えることができる。このことは、吸収層の表面の化学的または機械的粗面処理によって、または適切な堆積プロセスの操作、例えば異物の導入によって実施することができる。層の内部全体で追加の散乱が行われるように吸収層を構築することが可能である。この点では比較的厚い層の方がより効果的であるが、望ましくない焦点ぼけ効果が導入されてしまう。一解法は、散乱を増加させる多数の内部境界を達成するために、吸収層を粒状にすることである。
【００１６】
吸収層として特に効果的な材料は、タンタル（Ｔａ）および窒化タンタル（ＴａＮ）である。
【００１７】
本発明はまた、
放射感応性材料の層によって少なくとも部分的に覆われた基板を設けるステップと、
放射システムを使用して放射の投影ビームを供給するステップと、
パターン形成手段を使用して、投影ビームの断面にパターンを付与するステップと、
投影システムを使用して、パターン形成された放射のビームを放射感応性材料の層の目標部分に投影するステップとを含み、
パターン形成手段を使用する前記ステップが、前記パターンを画定する、相対的に高反射率の領域と、相対的に低反射率の領域とを有するマスクを位置決めするステップを含むデバイス製造方法であって、
前記低反射率の領域が、前記投影システムによって前記基板上に分解可能な、前記パターン中の最小の焼付けフィーチャよりも小さいスケールの表面テクスチャを有する層を有し、前記テクスチャが位相格子を有することを特徴とするデバイス製造方法も提供する。
【００１８】
本発明の第２の目的は、
放射の投影ビームを供給するための放射システムと、
所望のパターンに従って前記投影ビームをパターン形成するように使用されるパターン形成手段を支持するための支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
前記パターン形成されたビームを前記基板の目標部分に投影するための投影システムと、
前記放射システムまたは前記投影システムに含まれ、少なくとも一部が吸収層を備える光学要素とを備えるリソグラフィ投影装置であって、
前記光学要素の前記吸収層が、前記投影システムによって分解可能な最小のフィーチャ・サイズよりも小さいスケールのテクスチャを備え、それによって前記吸収層からの鏡面反射が減少することを特徴とするリソグラフィ投影装置として達成される。
【００１９】
このようにして、マスクに適用される本発明の同じ概念を使用して、少なくとも部分的に吸収している他の光学要素からの望ましくない反射を減少させることができる。このような要素は、部分的に覆い隠されてビーム形状、照明場形状、または他の照明設定を画定する、放射システム内のミラーと、レチクルや空間フィルタなどの、別の光学要素の領域をマスキングするためのブレードと、開口数を画定するための、ひとみまたは開口の絞りおよびブレードとを含むことができる。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、
放射感応性材料の層によって少なくとも部分的に覆われた基板を設けるステップと、
放射システムを使用して放射の投影ビームを供給するステップと、
パターン形成手段を使用して、投影ビームの断面にパターンを付与するステップと、
パターン形成された放射のビームを放射感応性材料の層の目標部分に投影するステップとを含むデバイス製造方法であって、
前記投影ビームの一部を、光学要素上に設けられた吸収層で吸収するステップであって、前記光学要素の前記吸収層が、前記投影システムによって分解可能な最小のフィーチャ・サイズよりも小さいスケールのテクスチャを備え、それによって前記吸収層からの鏡面反射が減少し、前記テクスチャが位相格子を有するステップを特徴とするデバイス製造方法が提供される。
【００２１】
この明細書で、ＩＣの製造において本発明に従った装置を使用することに特に言及するが、そのような装置は他の多くの可能な用途を有することをはっきりと理解すべきである。例えば、集積光システム、磁気ドメイン・メモリのための誘導および検出パターン、液晶表示パネル、薄膜磁気ヘッドなどの製造で使用することができる。当業者は理解するであろうが、そのような他の背景では、本明細書の「レチクル」、「ウェーハ」または「ダイ」の用語の使用は、それぞれ、より一般的な用語「マスク」、「基板」および「目標部分」で置き換えられるものとして考えるべきである。
【００２２】
本文献において、「放射」および「ビーム」の用語は、紫外線放射（例えば、波長が３６５、２４８、１９３、１５７、または１２６ｎｍである）およびＥＵＶ（極端紫外放射、例えば、波長が５〜２０ｎｍの範囲である）ならびにイオン・ビームまたは電子ビーム等の粒子ビームを含んだ、あらゆる種類の電磁放射を包含するように使用される。
【００２３】
ここで本発明の実施形態は、実施例としてのみ添付の模式図を参照して説明する。
【００２４】
図において、対応する参照符号は対応する部分を示す。
【００２５】
【発明の実施の形態】
実施形態１
図１は、本発明の特定の実施形態に従ったマスクが使用されているリソグラフィ投影装置を模式的に示す。本装置は、
放射（例えば、ＥＵＶ放射）の投影ビームＰＢを供給するための、この場合に放射源ＬＡを備える放射システムＥｘ、ＩＬと、
マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するためのマスク・ホルダを備え、かつ要素ＰＬに対してマスクを正確に位置決めするための第１の位置決め手段に接続された第１の物体テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、
基板Ｗ（例えば、レジスト被覆シリコン・ウェーハ）を保持するための基板ホルダを備え、かつ要素ＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２の位置決め手段に接続された第２の物体テーブル（基板テーブル）ＷＴと、
マスクＭＡの放射照射部分の像を、基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つまたは複数のダイで構成される）に形成するための投影システム（レンズ）ＰＬ（例えば、ミラー群）とを備える。
ここに示すように、本装置は、反射型（すなわち、反射マスクを有する）である。しかし、一般に、本装置は、例えば、透過型（透過マスクを有する）であることもある。
【００２６】
放射源ＬＡ（例えば、レーザ発生または放電プラズマ源）は、放射のビームを生成する。このビームは、直接か、または、例えばビーム拡大器Ｅｘなどのコンディショニング手段を通り抜けた後かいずれかで、照明システム（照明装置）ＩＬに送られる。照明装置ＩＬは、ビーム内の強度分布の外側半径範囲および／または内側半径範囲（通常、それぞれ、σ−ｏｕｔｅｒ、σ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を設定するための調整手段ＡＭを備えることができる。さらに、照明装置は、一般に、積分器ＩＮ、集光器ＣＯなどの様々な他の部品を備える。このようにして、マスクＭＡに当っているビームＰＢは、その断面内に所望の一様強度分布を持つ。
【００２７】
図１に関して留意すべきことであるが、放射源ＬＡは、リソグラフィ投影装置のハウジング内にあることがあるが（例えば、放射源ＬＡが水銀ランプの場合、そうであることが多い）、また、放射源ＬＡがリソグラフィ投影装置から遠く離れており、それの生成する放射ビームが装置の中に導かれることがある（例えば、適当な方向付けミラーを使用して）。この後者のシナリオは、放射源ＬＡがエキシマ・レーザである場合に多い。本発明および特許請求の範囲は、これらのシナリオの両方を含む。
【００２８】
ビームＰＢは、その後、マスク・テーブルＭＴに保持されているマスクＭＡと交差する。マスクＭＡによって選択的に反射されたビームＰＢは、レンズＰＬを通り抜ける。このレンズＰＬは、基板Ｗの目標部分ＣにビームＰＢを収束させる。第２の位置決め手段（および干渉測定手段ＩＦ）を使って、基板テーブルＷＴは、例えばビームＰＢの経路内に異なった目標部分Ｃを位置決めするように、正確に移動させることができる。同様に、第１の位置決め手段を使用して、例えば、マスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に取り出した後で、または走査中に、ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般に、物体テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、長行程モジュール（粗い位置決め）と短行程モジュール（精密位置決め）を使って行われる。これらのモジュールは、図１に明示的に示さない。しかし、ウェーハ・ステッパ（走査ステップ式装置に対して）の場合は、マスク・テーブルＭＴは、短行程用アクチュエータに接続されるだけでよく、または、固定されることもある。
【００２９】
図示の装置は、２つの異なるモードで使用することができる。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴは基本的に静止したままであり、全マスク像が一括して（すなわち、単一「フラッシュ」で）目標部分Ｃに投影される。次に、異なる目標部分ＣがビームＰＢで照射されるように、基板テーブルＷＴがｘおよび／またはｙ方向に移動される。
２．走査モードでは、基本的に同じシナリオが当てはまるが、ただ、特定の目標部分Ｃが単一「フラッシュ」で露光されないことが異なる。代わりに、マスク・テーブルＭＴが、特定の方向（いわゆる「走査方向」、例えば、ｙ方向）に速度ｖで移動可能であり、その結果、投影ビームＰＢはマスク像全体を走査することができるようになる。これと並行して、基板テーブルＷＴが、速度Ｖ＝Ｍｖで、同じまたは反対方向に同時に移動する。ここで、ＭはレンズＰＬの拡大率である（一般に、Ｍ＝１／４または１／５）。このようにして、分解能で妥協する必要なく、比較的大きな目標部分Ｃを露光させることができる。
【００３０】
マスクＭＡは、例えば図２に示すように、複数の反射領域Ｒおよび吸収領域Ａによって画定されるマスク・パターンＭＰを有する。このようなマスクは、投影ビームの予想される入射角および波長に対して反射について最適化された多層スタックの頂部に設けられた吸収層を、反射領域Ｒで、例えばエッチングによって除去することにより形成することができる。吸収領域Ａは、吸収層が残される領域である。
【００３１】
本発明の第１の実施形態によれば、吸収層の表面は、図３に示すように、ランド１１および凹部１２によって形成された、格子じまパターンのテクスチャ１０を備える。ランド１１および凹部１２は、マスク・パターンに出現する最小のフィーチャ・サイズ、および／または投影システムＰＬによって基板レベルで分解可能な最小のフィーチャ・サイズよりも小さいピッチを有し、一般には２次元パターンで構成されて２次元位相格子を形成する。位相差を最大にするために、ランド１１と凹部１２の高さの差は、投影ビームＰＢの放射の波長のほぼ４分の１であることが好ましい。
【００３２】
図４に、マスク・パターンＭＰとサブレゾリューション位相格子１０の組合せの結果を示す。反射領域Ｒでは多層スタックが露光され、一方吸収領域Ａでは、サブレゾリューション・パターン１０は吸収層の表面上では見ることができない。少なくとも１次元の位相差格子が各吸収領域Ａで見えることを条件として、サブレゾリューション・パターン１０の正確な形状、位置、および向きは重要ではないことに留意されたい。図２、３、および４を一定の縮尺とするために、テクスチャやマスク・パターンを図示していないことを理解されよう。
【００３３】
図５に、本発明の第２の実施形態によるマスクがどのように機能するかを示す（図５に示す角度は、単に例示のために選んだのであり、本発明の実際の実施形態では、投影ビームは垂直にずっと近い角度で入射することに留意されたい）。投影ビームＰＢ−Ｉは、照射システムＩＬによってマスクＭＡ上に投影され、反射してパターン形成された投影ビームＰＢ−Ｒを形成し、投影ビームＰＢ−Ｒは、投影レンズシステムＰ−ＰＬのひとみに入る。マスク・パターンＭＰ内の吸収領域Ａ上に入射する投影ビームＰＢ−Ｉのエネルギーの大部分は吸収される。しかし一部のエネルギーは反射される。吸収領域Ａの上面に設けられた位相差格子１０により、吸収領域Ａによって反射される放射は、単に鏡面反射するのではなく、回折する。ランド１１の全領域と、凹部１２の全領域の比を可能な限り１に近くすること、ならびにランドから反射される放射と、凹部から反射される放射の相対位相差をπラジアンにするように保証することにより、０次ビーム（鏡面反射）は抑制され、放射のほぼすべてが１次の回折ビームＲ_-1、Ｒ₊₁や高次のビームに向けられる。したがって、吸収領域Ａから反射される放射は、パターン形成された投影ビームＰＢ−Ｒから空間的に分離する。位相差格子１０のピッチを適切に選択することによって、１次（および高次）の回折ビームが投影レンズＰ−ＰＬのひとみの外部に位置し、したがって基板上に結像されないように保証することができる。したがって基板の暗領域に送達されるドーズは大幅に減少する。
【００３４】
回折方程式から、１次が投影システムのひとみの外側に位置するためには、サブレゾリューション・パターン１０のピッチｐが以下の不等式を満たさなければならないことを導くことができる。
【数３】

上式で、λは投影ビームＰＢ中の露光放射の波長であり、σ、ＮＡ、およびＭは、それぞれ投影システムＰＬのひとみ充填比、開口数、および倍率である。
【００３５】
前述のように、吸収領域Ａからの鏡面反射を完全に抑制することが望ましい。このことは、ランド１１から反射される放射と、凹部１２から反射される放射の位相差Δφをπラジアンに等しくし、ランドの全領域と凹部の全領域の比を１にするように構成することによって達成される。後者の条件は、デューティ・レシオＤＲ ０．５を有する位相差格子として表すこともできる。
【００３６】
しかし、位相差Δφおよびデューティ・レシオＤＲがそれらの理想的な値からかなり逸脱する場合であっても、鏡面反射に含まれるパワーの、かなりの、かつ望ましい減少を達成することができる。図６に、鏡面反射に含まれる、吸収領域Ａで反射された全パワーの割合Ｓを、位相格子１０の位相差Δφおよびデューティ・レシオＤＲの関数として示す。理想的な位相ステップπの、±π／５内の比較的大きな誤差でも、依然として０次が９０％減衰されることがわかる。このような位相誤差は、λ＝１３．５ｎｍの場合の、ステップ３．４ｎｍに対する０．７ｎｍの深さ誤差と同等である。したがって本発明は、位相差格子１０の製造で比較的大きい公差がある場合であっても、かなりの利点をもたらすことができる。
【００３７】
適切な位相差格子１０は、吸収層を選択的に除去してマスク・パターンＭＰを形成する前に、吸収層の頂面に、図３に示す格子じまパターンをエッチングすることによって比較的簡単に形成することができる。これを行うには、吸収層の頂部に設けられたレジスト層を適切なパターンの形で露光することがまず必要である。レジストを露光して、相互に傾斜した、放射の２つのコヒーレント・ビームでレジストを照射し、その結果２つのビーム間の干渉でレジストに定在波パターンを形成することによって線形格子を形成することは知られている。図７にそのような定在波パターンの輝度分布を示す。このパターンのピッチは、露光のために使用する放射の波長と、２つのビームの傾斜角によって決定される。本発明によれば、レジストはまた、図８に示す、第１の定在波パターンに対して９０°の向きを向く第２の定在波パターンでも露光され、全体として図９に示す露光が得られる。２つの定在波パターン間の角度は９０°未満にすることができ、それによって異なるピッチを有する格子が直交する方向に向くことになる。これは、そのピッチの層が十分小さい場合に許容される。４つのビームを使用して１ステップで完全な露光を実施でき、または２つのビームと、ビーム間の相対的回転と、ステップ間のマスク・ブランクを使用して２ステップで完全な露光を実施できることを理解されよう。
【００３８】
図１０から１３に完全なプロセスを示す。図１０に示す初期マスク・ブランクＭＢは、基板２０と、投影放射の波長での反射率に対して最適化された多層スタック２１と、マスク・ブランクＭＢの上面全体を覆う吸収層２２とを備える。これは当初、直交する定在波パターンで前述のように露光されるレジスト（図示せず）で被覆される。露光されたレジストは現像されて、格子じまパターンが形成され、図１２に示す表面パターン２３を画定するように、投影ビームの放射の波長の４分の１に等しい深さまで吸収層２２の露光領域がエッチングされる。
【００３９】
マスク・パターンＭＰを生成するためには、吸収層がレジストによってやはり覆われ、例えば投影リソグラフィまたはｅビーム・ダイレクト・ライタを使用して露光され、マスク・パターンが画定される。レジストは現像され、吸収層２２が完全にエッチングされ、マスク・パターンＭＰの反射領域が形成される。したがって、図１３に示すマスクＭＡは、多層スタック２１が露光される領域と、上面にサブレゾリューション・パターン２３を保持する吸収層２２によって多層スタック２１が覆われる領域とを有する。
【００４０】
表面パターンは、もちろん他のプロセスによって形成することもでき、マスク・パターンと同時に、またはマスク・ブランクの前に形成することができる。表面パターンを形成するための他のプロセスは、（例えば、リソグラフィ装置、ｅビーム・ダイレクト・ライタ、イオン・ビーム・ダイレクト・ライタを使用して、またはＸ線コンタクトまたはプロキシミティ焼付けによって）適切なパターンでレジストを露光し、次いでレジストを現像し、下にある吸収層をエッチングすることを含む。表面パターンはまた、エンボシングまたはイオン・ビーム・エッチングなどの技法によって、吸収層に直接形成することもできる。
【００４１】
実施形態２
本発明の第２の実施形態では、以下に述べること以外は第１の実施形態と同じであるが、吸収層に適用されるテクスチャが、位相差格子ではなくディフューザを形成する。本発明の第２の実施形態によるマスクの機能を図１４に示す。
【００４２】
第１の実施形態と同様に、入射投影ビームがパターン形成され、マスクＭＡ上に設けられたマスク・パターンＭＰによって反射され、パターン形成され反射されたビームＰＢ−Ｒが、投影システムのひとみＰ−ＰＬによって取り込まれる。暗領域から反射された放射は、マスク・パターンの吸収領域内のテクスチャ３０によって形成されるディフューザの働きによって、投影システムＰＬの開口数と比べて大きい立体角を有する円錐Ｒ−Ｄ内に拡散する。明らかに、本発明のこの実施形態では、パターンの暗領域から反射された一部の光が投影システムＰＬに入るが、そのようになる割合を、光が拡散する立体角を可能な限り大きくするように構成することにより、大幅に減少させることができる。
【００４３】
ディフューザとしての働きをさせるために、吸収層のテクスチャに、ランダムまたは擬似ランダムなテクスチャを加えることができる。このことは、マスク・パターンＭＰを形成する前に、リソグラフィ、あるいは吸収層の表面の化学的または機械的粗面処理によって実施することができる。吸収層の作成の適切な操作、例えば堆積によって必要な粗さを得ることも可能である。吸収層は、表面だけでなく、内部で散乱を引き起こすように設計することができる。このことは、多数の光学的境界、すなわち屈折率の変化を吸収層の内部に導入することによって、恐らくは吸収層を粒状にすることによって達成することができる。
【００４４】
粗さの堆積による吸収層の形成は、堆積プロセスの圧力および温度、ならびに蒸着速度またはスパッタリング速度などのパラメータを操作し、あるいは異物を導入することによって達成することができる。
【００４５】
所望の効果を生み出す粗さの適切な度合いは、次式から決定することができる。
【数４】

上式で、Ｆは、鏡面反射ではなく、拡散反射する入射放射の割合であり、λは放射の波長であり、σは表面粗さのｒｍｓである。１３．５の放射の場合、１ｎｍのｒｍｓ表面粗さによって５７％の拡散反射が得られ、２ｎｍでは９７％のフレアが得られる。
【００４６】
本発明の特定の実施形態を上で説明したが、本発明は、説明と違ったように実施することができる。説明は本発明を制限する意図ではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態によるマスクが使用されているリソグラフィ投影機器を示す図である。
【図２】本発明の機能を説明する際に使用されるマスク・パターンの例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態によるマスクに適用されるサブレゾリューション・パターンを示す図である。
【図４】図３のサブレゾリューション・パターン上に重ねられた図２のマスク・パターンを示す図である。
【図５】第１の実施形態に従ってマスクがどのように機能するかを説明する際に使用される図である。
【図６】鏡面反射の相対的パワーを、サブレゾリューション・パターンのデューティ・レシオおよび位相ステップの関数として示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態に従ってマスクを作成する方法でレジストを露光するのに使用する第１の定在波パターンを示す図である。
【図８】本発明の実施形態に従ってマスクを作成する方法でレジストを露光するのに使用する第２の定在波パターンを示す図である。
【図９】図７および８の定在波パターンの露光から得られる合成イメージを示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に従ってマスクを作成する方法におけるステップを示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に従ってマスクを作成する方法におけるステップを示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に従ってマスクを作成する方法におけるステップを示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に従ってマスクを作成する方法におけるステップを示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に従ってマスクがどのように機能するかを説明する際に使用される図である。
【符号の説明】
１０ 位相差格子
１１ ランド
１２ 凹部
２０ 基板
２１ 多層スタック
２２ 吸収層
２３ 表面パターン
３０ テクスチャ
Ａ 吸収領域
ＩＬ 照射システム
ＭＡ マスク
ＭＢ 初期マスク・ブランク
ＭＰ マスク・パターン
Ｐ−ＰＬ 投影レンズシステム
ＰＢ 投影ビーム
ＰＢ−Ｉ 投影ビーム
ＰＢ−Ｒ 投影ビーム
ＰＬ 投影システム
Ｒ 反射領域

Claims (12)

1. 最小の焼付けフィーチャ・サイズを有するマスク・パターンを画定する、相対的に高反射率の領域と、相対的に低反射率の領域とを有する、リソグラフィ装置で使用するための反射マスクであって、
   前記低反射率の領域が、前記最小の焼付けフィーチャ・サイズよりも小さいスケールのテクスチャを有する層を備え、それによって前記低反射率の領域からの鏡面反射が減少し、前記テクスチャが位相格子を有することを特徴とする反射マスク。
2. 前記格子がランドおよび凹部を有し、それによってランドから反射される露光放射と、谷から反射される露光放射との間にほぼπラジアンの位相ずれが存在する、請求項１に記載のマスク。
3. 前記ランドの全領域と、前記凹部の全領域との比が２／３から３／２の範囲にある、請求項２に記載のマスク。
4. 前記位相格子が、１次の回折ビームがリソグラフィ装置の投影システムのひとみの外側に位置するようなピッチを有する、請求項１、２または３のいずれか１項に記載のマスク。
5. 前記格子が２次元である、請求項１、２、３または４のいずれか１項に記載のマスク。
6. 前記層がタンタル（Ｔａ）および／または窒化タンタル（ＴａＮ）から形成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のマスク。
7. 前記テクスチャが１ｎｍ以上のｒｍｓ粗さを有する、請求項６に記載のマスク。
8. 放射感応性材料の層によって少なくとも部分的に覆われた基板を設けるステップと、
   放射システムを使用して放射の投影ビームを供給するステップと、
   パターン形成手段を使用して、投影ビームの断面にパターンを付与するステップと、
   投影システムを使用して、パターン形成された放射のビームを放射感応性材料の層の目標部分に投影するステップとを含み、
   パターン形成手段を使用する前記ステップが、前記パターンを画定する、相対的に高反射率の領域と、相対的に低反射率の領域とを有するマスクを位置決めするステップを含むデバイス製造方法であって、
   前記低反射率の領域が、前記投影システムによって前記基板上に分解可能な、前記パターン中の最小の焼付けフィーチャよりも小さいスケールの表面テクスチャを有する層を有し、前記テクスチャが位相格子を有することを特徴とするデバイス製造方法。
9. 前記テクスチャが、ランドおよび凹部を含む位相格子を有し、それによってランドから反射される放射と、凹部から反射される放射との間にほぼπラジアンの位相ずれが存在する、請求項８に記載の方法。
10. 前記位相格子が、不等式
    

    

    を満たすピッチｐを有し、上式で、λが投影ビームの放射の波長であり、σ、ＮＡ、およびＭが、それぞれ前記投影システムのひとみ充填比、開口数、および倍率である、請求項８または９に記載の方法。
11. 放射の投影ビームを供給するための放射システムと、
    所望のパターンに従って前記投影ビームをパターン形成するように使用されるパターン形成手段を支持するための支持構造と、
    基板を保持するための基板テーブルと、
    前記パターン形成されたビームを前記基板の目標部分に投影するための投影システムと、
    前記放射システムまたは前記投影システムに含まれ、少なくとも一部が吸収層を備える光学要素とを備えるリソグラフィ投影装置であって、
    前記光学要素の前記吸収層が、前記投影システムによって分解可能な最小のフィーチャ・サイズよりも小さいスケールのテクスチャを備え、それによって前記吸収層からの鏡面反射が減少し、前記テクスチャが位相格子を有することを特徴とするリソグラフィ投影装置。
12. 放射感応性材料の層によって少なくとも部分的に覆われた基板を設けるステップと、
    放射システムを使用して放射の投影ビームを供給するステップと、
    パターン形成手段を使用して、投影ビームの断面にパターンを付与するステップと、
    パターン形成された放射のビームを放射感応性材料の層の目標部分に投影するステップと、
    前記投影ビームの一部を、光学要素上に設けられた吸収層で吸収するステップとを含むデバイス製造方法であって、前記光学要素の前記吸収層が、前記投影システムによって分解可能な最小のフィーチャ・サイズよりも小さいスケールのテクスチャを備え、それによって前記吸収層からの鏡面反射が減少し、前記テクスチャが位相格子を有することを特徴とするデバイス製造方法。

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